Преобразователь логических уровней Советский патент 1993 года по МПК H03K19/175 

Изобретение относится к импульсной технике, может быть использовано для преобразования логических сигналов стандартных уровней в логические сигналы программируемых уровней.

Цель изобретения - расширение диапазона изменения (программирования) и уменьшение погрешности установки уровней напряжения выходного логического сигнала при ненасыщенном режиме работы выходных транзисторов.

Поставленная цель достигается тем, что в преобразователь, содержащий два транзисторных ключа и схему управления состоянием ключей, введены два параметрических стабилизатора напряжения, вследствие чего напряжение питания выходных каскадов транзисторных ключей не зависит от величин программируемых напряжений на опорных шинах.

По сравнению с прототипом в предлагаемом устройстве имеются новые элементы: параметрические стабилизаторы напряжения питания выходных каскадов транзисторных ключей и новые взаимосвязи.

По сравнению с другими известными решениями в предлагаемом устройстве каждый уровень логического сигнала формируется своим отдельным двухтактным каскадом. За счет введения параметрических стабилизаторов напряжения, обеспечивается ненасыщенный режим работы выходных транзисторов, уменьшается погрешность формирования уровней выходного логического сигнала.

На чертеже представлена электрическая принципиальная схема предлагаемого преобразователя логических уровней.

Преобразователь логических уровней содержит два идентичных-транзисторных ключа низкого, 1 и высокого 2 уровней логического сигнала и схему 3 управления состо- янием ключей. Транзисторный ключ 1 низкого уровня содержит выходной двухтактный каскад, выполненный на двух комплементарных транзисторах 4 и 5, коллекторы которых через диоды 6 и 7 соединены с выходной шиной 8, эмиттер транзистора 4 соединен с шиной 9 опорного напряжения низкого уровня выходного логического сигнала, а эмиттер транзистора 5 - с выходом параметрического стабилизатора напряжения, включающего стабилитрон 10 и гасящий резистор 11. Резистор 11 соединен с минусовой шиной 12 питания. База переключающего транзистора 13. и эмиттер переключающего транзистора 14 соединены с инвертирующим выходом схе- мы 3 управления состоянием ключей, а коллекторы - с резисторами 15 и 16 и базами

выходных транзисторов 4 и 5. Транзисторный ключ 2 высокого уровня выходного логического сигнала соединен с шиной 17 опорного напряжения высокого уровня выходного логического сигнала, с неинвертирующим выходом схемы 3 управления . состоянием ключей и минусовой шиной 12 питания. На вход 18 схемы 3 управления состоянием ключей подается входной логи0 ческий сигнал стандартных уровней, через шину 19 на схему 3 управления состоянием ключей подается плюсовое напряжение питания.

Преобразователь логических уровней

5 работает следующим образом.

При подаче на вход 18 низкого уровня логического сигнала на инвертирующем выходе схемы 3 управления состоянием ключей устанавливается высокий уровень

0 напряжения, который подается -на базу транзистора 13 и эмиттер транзистора 14 ключа 1. низкого уровня логического сигнала,

Транзисторы 13 и 14 открываются, че5 рез резисторы 15 и 16 протекает их коллекторный ток. Падения напряжений на резисторах .15 и 16 открывают транзисторы 4 и 5 выходного двухтактного каскада, по цепи: шина 9 опорного напряжения низкого

0 уровня, эмиттер-коллектор-транзистора 4, диод 6, диод 7, эмиттер-коллектор транзистора 5, резистор 11, минусовая шина 12 протекает ток. На выходной шине 8 устанавливается напряжение, равное напряжению

5 на шине 9 опорного напряжения низкого уровня минус половина напряжения стабилизации стабилитрона 10. Транзисторы выходного двухтактного каскада ключа 2 высокого уровня логического сигнала в это

0 время закрыты, и величина напряжения на шине 17 опорного напряжения высокого уровня не влияет на величину выходного напряжения на шине 8.

При подаче на вход 18 высокого уровня

5 логического сигнала на инвертирующем выходе схемы 3 управления состоянием ключей устанавливается низкий уровень напряжения , который подается на базу транзистора 13 и эмиттер транзистора клю0 ча 1 низкого уровня логического сигнала. Транзисторы 13 и 14 закрываются, падения напряжений на резисторах 15 и 16, включенных между базами и эмиттерами транзисторов 4 и 5, становятся равными

5 нулю, транзисторы 4 и 5 выходного двухтактного каскада ключа 1 низкого уровня закрываются, и величина напряжения на шине 9 опорного напряжения низкого уровня не . влияет на величину выходного напряжения на шине 8. В то же время высокий уровень

напряжения с неинвертирующего выхода схемы 3 управления состоянием ключей, через соответствующие переключающие транзисторы, открывает транзисторы двухтактного выходного каскада ключа 2 высо- кого уровня логического сигнала и на выходной шине 8 устанавливается напряжение, равное напряжению на шине Л 7 опорного напряжения высокого уровня минус половина напряжения стабилизации стаби- литрона ключа 2 высокого уровня логического сигнала.

Разность потенциалов эмиттер-коллектор транзисторов 4 и 5 двухтактного выходного каскада определяется напряжением стабилизации стабилитрона 10 и слабо зависит от величины изменяемого (программируемого) напряжения на-шине 9, вследствие чего для этих транзисторов может быть установлен ненасыщенный режим работы.

Технико-экономическая эффективность предлагаемого преобразователя состоит в том, что расширение диапазона изменения уровнейлогического сигнала позволяет рас- ширить функциональные возможности подобных устройств при сопряжении различных блоков аппаратуры, построенных на разных типах интегральных схем, обеспечивая преобразование логических сигналов одного из стандартных уровней в программируемые уровни напряжений, охватывающие сигналы элементов ЭСЛ, ТТЛ, МОП и «МОП. Выбором режима работы схемы 3 управления состоянием ключей обес- печивается управление устройства от сигналов одного из стандартных уровней, например, ТТЛ или ЭСЛ, или «МОП. В устройствах автоматизированного диагностирования изделий цифровой электронной техники (логических тестерах), в которых предлагается применять данный преобразователь логических ур.овней, вследствие уменьшения погрешности установки выходных напряжений он обеспечивает, ломима сопряжения логического тестера с объектами диагностирования различных типов, до- пусковый контроль изделий, Ввиду слабой зависимости выход ного напряжения преобразователя от сопротивления нагрузки (сопротивления входов объекта диагностирования) облегчается управление выходными напряжениями и их калибровка, сокращается время тестирования. Все это приведет к повышению конструктивных и эксплуатационных характеристик вышеназванной аппаратуры.

Формула изобретения Преобразователь логических уровней, содержащий первый и второй транзисторные ключи и схему управления состоянием ключей, отличающийся тем, что, с целью расширения диапазона изменения и уменьшения погрешности установки уровней напряжения выходного логического сигнала, первый и второй транзисторные ключи выполнены на p-n-р и п-р-п-транзн- сторах выходных каскадов, при этом эмиттеры p-n-p-транзисторов выходных каскадов первого и второго транзисторных, ключей подключены соответственно к шинам опорного напряжения низкого и высокого уровней выходного сигнала и к катодам соответственно первого и второго стабилитронов, аноды которых подключены к эмиттерам n-p-л-транзисторов выходных каскадов соответственно первого и второго транзисторных ключей и через соответствующие гасящие резисторы - к минусовой шине питания, коллекторы р-п-р-транзисторов выходных каскадов первого и второго транзисторных ключей через соответственно первый и третий диоды в прямом включении соединены с выходной шиной, которая через второй и четвертый диоды в прямом включении соединена с коллекторами п-р-п- транзисторов выходных каскадов соответственно первого и второго транзисторных ключей, базы n-p-п и p-n-p-транзисторов выходных каскадов первого и второго транзисторных ключей соединены с коллекторами соответственно р-л-р и п-р-п-транзисторов входных каскадов этих ключей и через соответствующие резисторы - с собственными эмиттерами, базы и эмиттеры соответственно р-п-р и n-p-n-транзисторов входных каскадов первого и второго транзисторных ключей соединены с общей шиной, база и эмиттер соответственно n-p-п и р-п-р-транзисторов входных каскадов первого и второ- .го транзисторных ключей подключены соответственно к инвертирующему и неинвертирующему выходам схемы управления состоянием ключей.

Использование: изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано для преобразования логических сигналов стандартных уровней в логические сигналы программируемых уровней. Устройство содержит: транзисторные ключи (1, 2), каждый из которых включает в себя два р-п-р-транзистора (4, 14), два п-р-п-транзи- стора (5, 13), два диода (6, 7), три резистора